JPH04218660A - 高耐食性Zn−Si系蒸着めっき金属材 - Google Patents

高耐食性Zn−Si系蒸着めっき金属材

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JPH04218660A
JPH04218660A JP41221690A JP41221690A JPH04218660A JP H04218660 A JPH04218660 A JP H04218660A JP 41221690 A JP41221690 A JP 41221690A JP 41221690 A JP41221690 A JP 41221690A JP H04218660 A JPH04218660 A JP H04218660A
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JP
Japan
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plating
vapor deposition
metallic material
corrosion resistance
plated
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Withdrawn
Application number
JP41221690A
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Inventor
Hirohiko Sakai
堺 裕彦
Koji Irie
広司 入江
Tsugumoto Ikeda
池田 貢基
Jiyunji Kawafuku
川福 純司
Atsushi Kato
淳 加藤
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、優れた耐食性を有する
Zn−Si系の蒸着めっき金属材に関するものであり、
この蒸着めっき金属材は、家庭用電気製品や各種車輛等
の内・外板用あるいは建材用等として有用である。
【0002】尚本発明に係るめっきの対象基材としては
、FeやFe基合金の他、Cu,Al等の非鉄金属やそ
れらの合金が含まれ、その形状も板状、管状、棒状、線
状等の如何を問わないが、以下の説明では最も一般的な
金属材料である鋼板を主体にして説明を進める。
【0003】
【従来の技術】鋼板の防錆手段としては、従来よりZn
系めっきが広く採用されてきた。しかし最近、耐食性に
対する要求が一段と厳しくなってくるにつれて、耐食性
を更に高める目的で様々のZn系合金めっき鋼板が提案
されている。
【0004】たとえば電気めっき法による、Zn−Fe
系、Zn−Ni系、Zn−Co系、Zn−Mn系等のZ
n系合金めっき、あるいは溶融めっき法によるZn−A
l−ミッシュメタル系、Zn−Al−Mg系、Zn−A
l−Si系、Zn−Al−Sn系等のZn−Al系多元
合金めっきなどがその代表的なものである。
【0005】また電気めっき法においては、上記の様な
Zn系合金めっき以外に、Cu,Mo,Sn,Wの如く
Znと共析可能な多くの合金化元素についても研究が進
められている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが電気めっき法
では、たとえばZn−Cr系の場合はめっき浴の管理が
複雑であり、またZn−Mn系の場合は電流効率が低い
等、めっき効率(生産性)を阻害する要因によっても制
約を受けるため、実験室レベルの域を出ず、十分な耐食
性を示し且つ工業生産の可能なZn系めっきは現在のと
ころ実用化されていない。
【0007】一方溶融めっき法においては、合金化元素
がZnと相溶するものでなければならないため、ベース
金属はZn−Al系に限定される。しかもAl以外の合
金化元素、特に高融点元素を添加した場合でも、これら
が十分に溶解して尚且つ均一な液相組成が得られる様な
温度まで加熱すると、めっき層と素地鋼板の界面に脆弱
な金属間化合物が生成し、成形加工時にめっき層が剥離
するといった問題を生じることがある。従ってこうした
めっき剥離を防止する意味から合金化元素の種類や添加
量が制限されるため、満足のいく耐食性改善効果は得ら
れない。
【0008】この様に従来のZn系めっき鋼板は、いず
れも需要者の要求を十分に満たすものとは言えない。
【0009】本発明はこの様な事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、優れた生産性および成形加
工性を確保しつつ、耐食性の一段と改善されたZn系め
っき金属材を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明の構成は、Zn−Si系蒸着めっき層で
被覆された金属材であって、該めっき層は、0.5 〜
30重量%のSiを含み、残部がZn及び不可避不純物
からなるものであるところに要旨を有するものである。
【0011】
【作用】本発明者らは、Zn系めっきに指摘される前述
の様な問題点を解消すべく研究を重ねた結果、蒸着法に
よって形成されるZn−Si系めっきは、上記目的にか
なう非常に優れたものになることを知った。
【0012】即ち従来の電気めっき法では、Siを電解
析出させることができないため、Zn−Si系合金めっ
きを得ること自体が不可能であり、また溶融めっき法で
は、ZnとSiの融点が大幅に違うばかりでなく、両者
は融液同士の混和性が低く均一な液相状態を形成しない
ので、均一なZn−Si系合金めっき層を得ることはで
きない。
【0013】しかしながら真空蒸着法を採用すると、た
とえば図1に示す如く真空蒸着室1内に2つのるつぼ2
a,2bを隣接配置して各るつぼ2a,2bに夫々Zn
とSiを装入し、蒸着室1内を減圧した状態でZnとS
iを蒸発させると共に、その上方に鋼板3を走行させれ
ば、該鋼板3の表面にZnとSiを混合状態で蒸着させ
ることができる。図中4は電子銃、5は電子線、6はサ
ポートロール、7は真空排気口を夫々示す。
【0014】この場合、ZnとSiの蒸着量は夫々の加
熱温度を調節することによって任意にコントロールする
ことができ、それにより蒸着Zn−Siめっき層の組成
を広い範囲で自由に調整することが可能である。
【0015】尚ZnおよびSiの加熱源は何でもよいが
、Siは融点が高く且つ蒸気圧も低いので、電子線やレ
ーザビームなどの高密度エネルギーを利用して加熱蒸発
させるのが有利であり、一方Znは融点が低く蒸気圧も
高いので、抵抗加熱や高周波加熱等によっても十分に蒸
発させることができる。  また蒸着室1内は、鋼板表
面の酸化及びZnやSi蒸気の酸化を防止するため減圧
度を10−2Torr以下、より好ましくは10−4T
orr以下にするのがよい。それにより、酸化物皮膜を
生成させることなく、素地鋼板上に任意の組成のZn−
Si系蒸着めっき層を直接形成することができ、その後
の成形加工々程でめっき層が剥離するといった問題もな
くなる。
【0016】尚上記の説明では、真空蒸着室内で同時に
加熱蒸発させたZnとSiを混合状態で鋼板上に蒸着さ
せる例を示したが、このほか電気めっき法や溶融めっき
法によってZnめっきを施した鋼板を真空蒸着室へ導入
し、Siは該蒸着室内で加熱蒸発させてZnめっき層上
に蒸着せしめ、その後加熱処理等によってSiをZnめ
っき層内へ拡散移行させることによってZn−Si系め
っき層を得ることも可能であり、この様な方法も本発明
で定める蒸着めっき法に包含される。また蒸着工程でZ
n及び/またはSi蒸気に高周波を印加してイオン化し
、一方素地鋼板にはマイナス電圧をかけて各蒸気を鋼板
上に蒸着させるイオンプレーティング法を採用すれば、
めっき密着性が一段と向上すると共にピンホール欠陥も
防止できるので好ましい。
【0017】ところで本発明においては、前述の目的を
達成するため、上記の様にして形成されるZn−Si系
蒸着めっき層の成分組成を、Si含量が0.5〜30重
量%、より好ましくは5〜20重量%で残部がZnおよ
び不可避不純物よりなるものとしなければならない。S
i含量が上記範囲未満では、Si添加による耐食性改善
効果が有効に発揮されず、Zn単独めっき層に比べて殆
んど有意差が認められない。
【0018】一方Si含量が上記範囲を超えると、Si
添加による耐食性向上効果よりもZn濃度の減少による
耐食性の低下が上回り、全体としての耐食性はかえって
悪くなる。しかもSiは前述の如く高融点・低蒸気圧で
あるため、多量のSiを蒸着させるのに多量の熱エネル
ギーが必要となるばかりでなくラインスピードも低下さ
せなければならず、Si含量を必要以上に増大させるこ
とは、エネルギーコストや生産性の点でも不利益をもた
らす。
【0019】これに対しSi含量が0.5 〜30重量
%のZn−Si系蒸着めっきは、Zn単独めっきに比べ
て格段に優れた耐食性を示し、また素地鋼板に対する密
着性も良好であって加工時にめっき剥離を起こすことも
なく、更にはめっき作業が簡単で且つ生産性や生産コス
トの点でも前述の様な不利益は生じない。
【0020】尚Zn−Si系蒸着めっきの付着量は特に
限定されず、要求される耐食性の程度によっても異なる
が、耐食性を含めた表面被覆効果とコストを総合的に加
味して一般的なのは1〜10g/m2程度である。
【0021】
【実施例】実施例1 図1に示した様な蒸着めっき装置を使用し、蒸着室1内
を約2×10−4Torrに減圧した状態で、各るつぼ
2a,2bからZnとSiを電子線5によって加熱蒸発
させると共に、その上方に、電解脱脂により清浄化した
帯状の冷延鋼板3(厚さ0.7 mm)を200℃に予
熱して流し、鋼板3の表面にZn−Si系蒸着めっき層
を形成する。
【0022】このとき、ZnとSiの各加熱温度を調節
することによって夫々の蒸発量をコントロールし、めっ
き層中のSi含量を0〜50重量%の範囲で変化させた
【0023】また、電気Znめっきを施した帯状鋼板を
使用し、蒸発源としてはSiだけを使用した以外は上記
と同様にしてZn−Si系蒸着めっきを行なった。
【0024】得られた各めっき鋼板について、耐食性(
JIS  Z  2371に準拠した塩水噴霧試験によ
る赤錆発生時間:hr)及びめっき密着性(180度密
着曲げ後、曲げ部に粘着テープを貼り付けて剥がしたと
きのめっき剥離状態から目視判定:○…剥離なし、×…
一部剥離あり)を調べた。結果を表1に一括して示す。 また比較のため電気Znめっき鋼板についても同様の性
能試験を行ない、結果を表1に併記した。
【0025】
【表1】 表1からも明らかである様に、Zn単独めっき(No.
 1,15)では蒸着めっき、電気めっきの如何を問わ
ず耐食性が不十分であり、また電気Znめっきではめっ
き付着量を高めても(No. 15)耐食性はそれほど
改善されない。また蒸着めっき層中のSi含量が本発明
の規定範囲を超える比較例(No. 8,9,13)で
は、ラインスピードが低下して生産性が悪くなるばかり
でなく、耐食性もむしろ低下傾向を示す様になる。
【0026】これらに対し本発明の規定要件を満たす実
施例(No. 2〜7,10〜12)は、耐食性、めっ
き密着性のいずれも良好であり、且つラインスピードが
高く生産性も良好であることが分かる。 実施例2 実施例1に準拠し、ZnおよびSiを蒸発させると共に
、蒸着室の真空度を5×10−2〜7×10−5Tor
rの範囲で変化させてZn−Si系蒸着めっき処理を行
なった。但しめっき層のSi含量は約10重量%、めっ
き付着量は約20g/m2に設定した。
【0027】得られた各めっき鋼板について前記と同様
にしてめっき密着性を調べたところ、表2に示す結果が
得られた。
【0028】
【表2】 表2からも明らかな様に、真空度が不十分である場合は
素地鋼板および蒸発金属が酸化を受け、めっき密着性が
悪くなる傾向がある。従って蒸着室の真空度は3×10
−3Torr以下にすることが望まれる。
【0029】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、金
属材の表面をZn−Si系の蒸着めっき層で被覆するこ
とによって、めっき密着性が良く且つ耐酸性の優れため
っき処理金属材を提供し得ることになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で採用される蒸着めっき法を例示する概
略縦断面説明図である。 1  蒸着室 2a,2b   るつぼ 3  帯状鋼板 4  電子銃 5  電子線 6  サポートロール 7  真空排気口

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Zn−Si系蒸着めっき層で被覆された金
    属材であって、該めっき層は、0.5 〜30重量%の
    Siを含み、残部がZn及び不可避不純物からなるもの
    であることを特徴とする高耐食性Zn−Si系蒸着めっ
    き金属材。
JP41221690A 1990-12-18 1990-12-18 高耐食性Zn−Si系蒸着めっき金属材 Withdrawn JPH04218660A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020051285A (ko) * 2000-12-22 2002-06-28 신현준 실리콘 진공증착에 의한 내식성이 우수한 도금강판의제조방법
US8043716B2 (en) 2007-10-29 2011-10-25 Korea Electrotechnology Research Institute Gradient thin film
US10513221B2 (en) 2018-03-09 2019-12-24 Seoyon E-Hwa Co., Ltd. Soft upper trim for switch assembly of vehicle door and method of manufacturing the same

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US8043716B2 (en) 2007-10-29 2011-10-25 Korea Electrotechnology Research Institute Gradient thin film
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